一种强化脱氮除磷CASS流离生化装置的制作方法

本发明属于污水处理技术领域，涉及一种强化脱氮除磷CASS流离生化装置。

背景技术：

流离生化也称流离生化反应器(FSBBR)，是将流离原理与生物接触氧化机理相结合的一种新型生物膜法污水处理技术，主要适用于小型污水处理系统与污水分散式处理，具有出水CASS浓度低、有机物去除效果好、运行稳定、管理简单，能实现同步硝化反硝化等技术特点。流离生化处理过程无剩余污泥排放，没有形成宏观上的厌氧区和好氧区，不能有效去除污水中的磷。目前，流离生化反应器均采用单层网壳的流离球，网壳内装填无机填料或有机填料。普通流离生化反应器用于处理生活污水的二级处理系统时，污水中的悬浮颗粒在“流离”作用下累积于反应器的前端，长期运行过程中易发生堵塞，难以实现持续的稳定运行。

因此，需通过优化流离球的结构，引入合理的反应器形式，解决流离生化反应器生物除磷效果差、长期运行发生堵塞两方面的问题，推动污水分散式处理技术的发展，满足污水排放标准日趋严格的需要。

技术实现要素：

本发明为解决公知技术中流离生化反应器生物除磷效果差、长期运行发生堵塞两方面的问题，提供了一种既能有效避免堵塞，又能强化脱氮除磷的CASS流离生化装置。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

本发明提供的强化脱氮除磷CASS流离生化装置，所述强化脱氮除磷CASS流离生化装置设置有生物选择区、预反应区、主反应区、集水区；

生物选择区、预反应区、主反应区、集水区依次连接；

生物选择区与预反应区之间以及预反应区与主反应区之间设置隔墙，主反应区和集水区之间设置有穿孔墙；

集水区的底部安装有污泥泵，污泥泵连接有污泥回流管和剩余污泥排放管；集水区的最右端安装有出水管；

生物选择区、预反应区、主反应区内部放置有复合型流离球。

进一步，所述复合型流离球包括：上半同心球形网壳、下半同心球形网壳；

上半同心球形网壳和下半同心球形网壳通过卡扣连接在一起；上半同心球形网壳和下半同心球形网壳的内部自内向外依次设置有内球壳球面、外球壳球面；内球壳球面和外球壳球面之间设置有肋条，内球壳球面和外球壳球面上设置有卡扣。

卡扣为平面90°的4个卡扣，用于连接上半同心球形网壳、下半同心球形网壳，或者上半同心球形网壳、下半同心球形网壳一端以铰链相连，另一端设1～2个卡口连接。

进一步，所述内球壳球面填充粒径为1～2cm的石灰石、珊瑚砂等填料；

进一步，所述生物选择区、预反应区、主反应区和污泥回流的体积比为1：3～6：6～12:1。

进一步，所述复合型流离球采用同心球形网壳，同心球形网壳采用PVC、PE或PP材质，同心球形网壳的上半同心球形网壳、下半同心球形网壳的直径之比为0.6～0.9，内球网壳内安装有填料，构成了外区接触氧化和内区流离生化的复合型流离球。

进一步，所述强化脱氮除磷CASS流离生化装置采用普通钢、不锈钢、UPVC板材质焊接制成或采用玻璃钢胶结制成，或者采用混凝土浇筑而成。

进一步，所述污泥泵上安装有流量传感器，所述流量传感器设置有信号变换模块，所述信号变换模块的信号转换方法包括：对接收信号s(t)进行非线性变换；按如下公式进行：

其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，f_c表示信号的载波频率，表示信号的相位，通过该非线性变换后可得到：

进一步，所述流量传感器上安装有信号检测模块，所述信号检测模块的信号检测方法的具体步骤为：

第一步，利用混频器将射频或者中频信号与单频混频获得信号x1；

第二步，利用低通滤波器A去除信号x1的高频分量，低通滤波器A的3dB带宽大于分析带宽Bs，获得信号x2，此时x2是零中频的信号，并且带宽为Bs的信号受到滤波器A的影响很小，可忽略不计；

第三步，由于x2已经是零中频信号了，故Fo＝0，对信号x2进行N_FFT点数的FFT运算，然后求模，并将前N_FFT/2个点存入VectorF中，VectorF中保存了信号x2的幅度谱；

第四步，将分析带宽Bs分为N块相等的Block，N＝3，4，.....，每一个Block要进行运算的带宽为Bs/N，设要分析带宽Bs的最低频率为FL，FL＝0，则nBlock块，n＝1...N，所对应的频率区间范围分别是[FL+(n-1)Bs/N，FL+(n)Bs/N]，将VectorF中对应的频段的频率点分配给每个block，其中nBlock分得的VectorF点范围是[S_n,S_n+k_n]，其中表示每段分得的频率点的个数，而Sn＝round((FL+(n-1)BsN)&CenterDot；NFFTfs)]]>表示的是起始点，fs是信号采样频率，round(*)表示四舍五入运算；

第五步，对每个Block求其频谱的能量∑|·|²，得到E(n)，n＝1...N；

第六步，对向量E求平均值

第七步，求得向量E的方差和

第八步，更新标志位flag，flag＝0，表示前一次检测结果为无信号，此种条件下，只有当σ_sum>B2时判定为当前检测到信号，flag变为1；当flag＝1，表示前一次检测结果为有信号，此种条件下，只有当σ_sum<B1时判定为当前未检测到信号，flag变为0，B1和B2为门限值，由理论仿真配合经验值给出，B2>B1；

第九步，根据标志位控制后续解调线程等是否开启：flag＝1，开启后续解调线程等，否则关闭后续解调线程。

本发明提供的强化脱氮除磷CASS流离生化装置：①开发同心球形网壳结构的复合型流离球，采用PVC、PE、PP等有机材质，分为上半同心球形网壳和下半同心球形网壳两部分，采用卡扣连接；同心球形网壳的内球网壳和外球网壳的直径之比为0.6～0.9：1，内球网壳内装填陶粒、火山岩、沸石、石灰石、珊瑚砂等无机填料或聚氨酯、聚丙烯、聚氯乙烯等材质的有机填料，形成接触氧化微区和流离生化微区。②CASS流离生化池沿水流方向依次为生物选择区、预反应区、主反应区和集水区，生物选择区、预反应区和主反应区均装填复合型流离球，依次分别放置内球网壳和外球网壳的直径之比为0.6～0.7、0.7～0.8、0.8～0.9的复合型流离球，构成CASS流离生化装置；生物选择区：预反应区：主反应区的有效容积之比为1：2～4：4～12，生物选择区与预反应区之间以及预反应区与主反应区之间设置隔墙，主反应区与集水区之间设置穿孔墙；生物选择区设有折板，进水和回流污泥在生物选择区水力混合，预反应区为宏观厌氧生化环境，主反应区为宏观好氧生化环境，且主反应区后半区域周期性设置停曝阶段，集水区周期性设置滗水阶段，实现时间/空间上的厌氧、缺氧和好氧环境以及固液分离，具备强化脱氮除磷的功能。

本发明提供的复合型流离球拥有接触氧化微区和流离生化微区，CASS反应池的生物选择区、预反应区、主反应区依次放置内球网壳和外球网壳直径之比为0.6～0.7或0.7～0.8或0.8～0.9的复合型流离球，能有效避免流离生化系统的堵塞问题；在进水C/N比大于6的条件下该装置的脱氮效率达到80％以上，在进水C/P大于20的条件下该装置的除磷效率达到70％以上，具有良好的脱氮除磷性能，能实现强化脱氮除磷；装置水力停留时间为6～12h，占地面积小，主要适用于日均水量小于2000m³/d的小型生活污水处理系统。

附图说明

图1是本发明实施例提供的强化脱氮除磷CASS流离生化装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的复合型流离球示意图。

图3和图4是本发明实施例提供的图2的剖视图。

图5是本发明实施例提供的卡扣连接示意图。

图中：1、生物选择区；2、预反应区；3、主反应区；4、集水区；5、进水管；6、隔墙；7、复合型流离球；7-1、上半同心球形网壳；7-2、下半同心球形网壳；7-3、内球壳球面；7-4、外球壳球面；7-5、肋条；7-6、卡扣；7-7、填料；8、穿孔墙；9、剩余污泥排放管；10、污泥回流管；11、出水管；12、污泥泵。

具体实施方式

为能进一步了解本发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

如图1所示，本发明实施例提供的强化脱氮除磷CASS流离生化装置包括：生物选择区1、预反应区2、主反应区3、集水区4、进水管5、隔墙6、复合型流离球7、穿孔墙8、剩余污泥排放管9、污泥回流管10、出水管11、污泥泵12。

生物选择区1、预反应区2、主反应区3、集水区4依次连接；生物选择区1、预反应区2、主反应区3之间均设置有隔墙6，主反应区3和集水区4之间设置有穿孔墙8；集水区4的底部安装有污泥泵12，污泥泵12连接有污泥回流管10和剩余污泥排放管9；集水区4的最右端安装有出水管11；生物选择区1、预反应区2、主反应区3内部放置有复合型流离球7。

如图2-图5所示，复合型流离球包括：上半同心球形网壳7-1、下半同心球形网壳7-2、内球壳球面7-3、外球壳球面7-4、肋条7-5、卡扣7-6、填料7-7。

上半同心球形网壳7-1和下半同心球形网壳7-2通过卡扣7-6连接在一起；上半同心球形网壳7-1和下半同心球形网壳7-2的内部自内向外依次设置有内球壳球面7-3、外球壳球面7-4；内球壳球面7-3和外球壳球面7-4之间设置有肋条7-5，内球壳球面7-3和外球壳球面7-4上设置有卡扣7-6。

所述的生物选择区1、预反应区2、主反应区3、集水区4的体积比为1：(3～6)：(6～12):1。

所述的复合型流离球6采用同心球形网壳，同心球形网壳的上半同心球形网壳7-1、下半同心球形网壳7-2的直径之比为0.6～0.9，内球网壳内安装有填料7-7，填料为PVC、PE或PP材质的球形网状填料，构成了外区接触氧化和内区流离生化的复合型流离球。

所述的生物选择区1、预反应区2和主反应区3分别放置内球网壳和外球网壳的直径之比为0.6～0.7或0.7～0.8或0.8～0.9的复合型流离球。

所述隔墙6上设有一个孔洞，孔洞面积占隔墙面积的10％～25％。

进一步，所述污泥泵上安装有流量传感器，所述流量传感器设置有信号变换模块，所述信号变换模块的信号转换方法包括：对接收信号s(t)进行非线性变换；按如下公式进行：

其中A表示信号的幅度，a(m)表示信号的码元符号，p(t)表示成形函数，f_c表示信号的载波频率，表示信号的相位，通过该非线性变换后可得到：

进一步，所述流量传感器上安装有信号检测模块，所述信号检测模块的信号检测方法的具体步骤为：

第一步，利用混频器将射频或者中频信号与单频混频获得信号x1；

第二步，利用低通滤波器A去除信号x1的高频分量，低通滤波器A的3dB带宽大于分析带宽Bs，获得信号x2，此时x2是零中频的信号，并且带宽为Bs的信号受到滤波器A的影响很小，可忽略不计；

第三步，由于x2已经是零中频信号了，故Fo＝0，对信号x2进行N_FFT点数的FFT运算，然后求模，并将前N_FFT/2个点存入VectorF中，VectorF中保存了信号x2的幅度谱；

第四步，将分析带宽Bs分为N块相等的Block，N＝3，4，.....，每一个Block要进行运算的带宽为Bs/N，设要分析带宽Bs的最低频率为FL，FL＝0，则nBlock块，n＝1...N，所对应的频率区间范围分别是[FL+(n-1)Bs/N，FL+(n)Bs/N]，将VectorF中对应的频段的频率点分配给每个block，其中nBlock分得的VectorF点范围是[S_n,S_n+k_n]，其中表示每段分得的频率点的个数，而Sn＝round((FL+(n-1)BsN)&CenterDot；NFFTfs)]]>表示的是起始点，fs是信号采样频率，round(*)表示四舍五入运算；

第五步，对每个Block求其频谱的能量∑|·|²，得到E(n)，n＝1...N；

第六步，对向量E求平均值

第七步，求得向量E的方差和

第八步，更新标志位flag，flag＝0，表示前一次检测结果为无信号，此种条件下，只有当σ_sum>B2时判定为当前检测到信号，flag变为1；当flag＝1，表示前一次检测结果为有信号，此种条件下，只有当σ_sum<B1时判定为当前未检测到信号，flag变为0，B1和B2为门限值，由理论仿真配合经验值给出，B2>B1；

第九步，根据标志位控制后续解调线程等是否开启：flag＝1，开启后续解调线程等，否则关闭后续解调线程。

本发明的工作原理：

处理过程为连续进水、间歇排水。污水通过进水管进入CASS流离生化池内的生物选择区，在生物选择区内水解酸化，然后通过隔墙进入预反应区，预反应区可对进水水质、水量、pH值和有毒有害物质起到较好的缓冲作用，同时完成缺氧反硝化和厌氧释磷；随后，废水通过隔墙进入主反应区，主反应区内设有的复合型流离球，复合型流离球提供厌氧、缺氧和好氧的微环境，完成碳化、硝化、同步硝化反硝化和好氧吸磷等生化反应；最后，废水携带部分污泥，经穿孔墙进入集水区，集水区的污泥泵回流污泥或排放富磷剩余污泥，实现生物强化除磷。主反应区后半区域周期性设置停曝阶段，沉淀污泥；集水区周期性设置滗水阶段，排放出水。

以上所述仅是对本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改，等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。